PEMANFAATAN TANAH GAMBUT LINTONGNIHUTA UNTUK PEMBUATAN BRIKET ARANG DENGAN BAHAN
PEREKAT TEPUNG TAPIOKA
Oleh:
Edi Suranta Ginting NIM 082244610004 Program Studi Fisika
SKRIPSI
Diajukan Untuk Memenuhi Syarat Memperoleh Gelar Sarjana Sain
JURUSAN FISIKA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS NEGERI MEDAN
KATA PENGANTAR
Puji dan syukur penulis panjatkan kepada Tuhan Yang Maha Esa, atas segala nikmat dan karuniaNya yang telah memberikan kesehatan dan kekuatan kepada penulis sehingga skripsi ini dapat diselesaikan dengan baik.
Skripsi ini diajukan sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Sarjana Sains di Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Negeri Medan. Adapun judul skripsi ini adalah “Pemanfaatan Tanah Gambut Lintongnihuta Untuk Pembuatan Briket Arang Dengan Bahan Perekat Tepung Tapioka”.
Dalam kesempatan ini penulis menyampaikan ucapan terimakasih kepada berbagai pihak yang telah membantu menyelesaikan skripsi ini, mulai dari pengajuan proposal penelitian, pelaksanaan sampai penyusunan skripsi, yang antara lain :
Bapak Drs. Henok Siagian, M.Si selaku Dosen Pembimbing skripsi, yang telah banyak memberikan bimbingan dan saran-saran kepada penulis sejak awal penelitian sampai dengan selesainya penulisan skripsi ini. Bapak Drs. Abd Hakim, M.Si selaku Dosen Penguji I. Bapak Drs. Eidi Sihombing, M.Si selaku Dosen Penguji II. Bapak Drs. Rappel Situmorang, M.Si selaku Dosen Penguji III yang telah memberikan kritikan dan masukan demi penyempurnaan skripsi ini,
Bapak Drs. Rahmatsyah, M.Si, selaku Dosen Pembimbing Akademik yang memberikan bimbingan dan nasehat selama masa perkuliahan dan yang telah membantu dalam penyelesaian skripsi ini. Ibu Dra. Derlina, M.Si sebagai ketua jurusan Fisika FMIPA UNIMED.
Bapak Drs. P. Maulim Silitonga, M.S selaku Pembantu Dekan I FMIPA UNIMED. Bapak dan Ibu Dosen atas bimbingannya kepada penulis selama masa perkuliahan dan penulisan skripsi ini, beserta Staf Pegawai Jurusan Fisika FMIPA UNIMED yang sudah membantu penulis.
Bapak Yanto, ST sebagai Kepala Laboratorim Konversi Energi atas bimbingannya dalam melaksanakan penelitian.
Ucapan terimakasih yang teristimewa penulis sampaikan kepada kedua orang tua yang telah banyak memberikan dukungan dan kasih sayang serta semangat baik berupa materil maupun moril. Kepada kakak-kakak Helbina Ginting, Pestaria Ginting dan Erika Ranjani Ginting yang telah memberikan dukungan dan doa.
Pada kesempatan ini, penulis juga ingin mengucapkan terimakasih kepada teman-teman seperjuangan selama perkuliahan Fisika Nondik 2008, khususnya Berliana, Elika, Jennyari, Elsa, Arny, Junita, Jenika, Agustina, Henny, Ferdinand, Indra, Ryanto, Mulroni, Berkat, Bedjes, Albarra, dan bang Luga yang telah banyak mendukung, membantu dan memberikan semangat kepada penulis dalam menyelesaikan skripsi ini. Dan terimakasih juga kepada Magnificum Et Bonum Choir yang telah memberi dukungan dan doa dalam menyelesaikan skripsi ini.
Penulis telah berupaya dengan semaksimal mungkin dalam menyelesaikan skripsi ini, namun penulis menyadari masih banyak kelemahan baik dari segi isi maupun tata bahasa. Untuk itu penulis mengharapkan saran dan kritik yang bersifat membangun dari pembaca demi sempurnanya skripsi ini. Akhir kata penulis ucapkan banyak terimakasih, semoga skripsi ini bermanfaat bagi kita semua.
Medan, Juli 2012
PEMANFAATAN TANAH GAMBUT LINTONGNIHUTA UNTUK PEMBUATAN BRIKET ARANG DENGAN BAHAN
PEREKAT TEPUNG TAPIOKA
Edi Suranta Ginting 082244610004
ABSTRAK
Penelitian ini bertujuan : 1) Untuk mengetahui nilai kalor briket tanah gambut yang diberi variasi perekat tepung tapioka, tekanan dan lama pengeringan yang berbeda. 2) Untuk mengetahui perbandingan nilai kalor briket arang aktif gambut dengan nilai kalor yang sesuai dengan standar Jepang.
Pembuatan briket arang tanah gambut dimulai dengan pembakaran tanah gambut sehingga menjadi arang dan di ayak untuk mendapatkan arang yang halus. Tepung tapioka dijadikan perekat dengan mencampur aquades. Kemudian campuran perekat ini diadon dengan arang gambut. Kemudian dilakukan pencetakan sampel menggunakan alat kuat tekan Hydraulics, dengan tekanan yang divariasikan yakni 7 ton dan 9 ton. Sampel yang telah jadi dikeringkan dengan cara dijemur dibawah sinar matahari selama 1, 3, dan 5 hari. Setelah itu melakukan pengujian nilai kalor bakar briket arang gambut menggunakan kalorimeter bom.
vi
DAFTAR ISI
Halaman
Lembar Pengesahan i
Riwayat Hidup ii
Abstrak iii
Kata Pengantar iv
Daftar Isi vi
Daftar Gambar viii
Daftar Tabel ix
Daftar Lampiran x
BAB I PENDAHULUAN 1
1.1. Latar Belakang 1
1.2. Batasan Masalah 4
1.3. Rumusan Masalah 4
1.4. Tujuan Penelitian 4
1.5. Manfaat Penelitian 4
BAB II TINJAUAN PUSTAKA 5
2.1. Tanah Gambut 5
2.2. Klasifikasi Gambut 7
2.3. Karakteristik Tanah Gambut 9
2.3.1. Sifat Fisik 9
2.3.2. Sifat Kimia 11
2.4. Gambut di Kecamatan Lintongnihuta 16
2.5. Arang 16
2.6. Arang Aktif 17
vii
2.7. Briket Arang 20
2.8. Proses Pembuatan Briket Arang 23
2.9. Bahan Perekat 24
2.10. Perekat Tapioka 26
BAB III METODE PENELITIAN 28
3.1. Tempat dan Waktu Penelitian 28
3.2. Alat dan Bahan Penelitian 28
3.3. Variabel Penelitian 29
3.4. Prosedur Penelitian 29
3.4.1. Pembuatan arang aktif 29
3.4.2. Pencampuran Bahan Perekat 30
3.4.3. Pembuatan Briket Gambut 30
3.5. Teknik Analisis Data 31
3.6. Pengujian Briket 32
3.7. Diagram Alir Penelitian 36
BAB IV HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN 37 4.1. Hasil Pembuatan Briket Tanah Gambut 37
4.2. Hasil Penelitian 38
4.3. Pembahasan 43
4.3.1. Hubungan Antara Massa Perekat Terhadap Nilai Kalor Briket 43 4.3.2. Hubungan Antara Lama Pengeringan Terhadap Nilai Kalor Briket 45 4.3.3. Hubungan Antara Tekanan Terhadap Nilai Kalor Briket 46
4.4. Laju Pembakaran Briket 48
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN 50
5.1. Kesimpulan 50
5.2. Saran 51
DAFTAR PUSTAKA 52
DAFTAR TABEL
Halaman
Tabel 2.1 Komposisi gambut ombrogen di Indonesia dan kapasitas
tukar kation 12
Tabel 2.2 Kandungan hara pada tiga tingkat kesuburan gambut 13 Tabel 2.3 Komposisi gambut hutan tropika tipe sangat masam 15 Tabel 2.4 Harga-harga Kalor Dari Beberapa Bahan Bakar 22 Tabel 2.5 Standarisasi Mutu Briket Arang Aktif 23 Tabel 2.6 Daftar Analisa Bahan Perekat 26
Tabel 2.7 Komposisi kimia pati 27
Tabel 3.1 Alat-alat penelitian 28
Tabel 3.2 Bahan Penelitian 29
DAFTAR GAMBAR
Halaman
Gambar 2.1 Proses Pembentukan Gambut di Daerah Cekungan
Lahan Basah 6
Gambar 2.2 Briket 20
Gambar 2.3 Tepung Tapioka 26
Gambar 3.1 Hydrolic Machine 30
Gambar 3.2 Kalorimeter Bomb 32
vi
DAFTAR LAMPIRAN
Halaman
Lampiran 1. Perhitungan Nilai Kalor Briket Tanah Gambut 53 Lampiran 2. Gaya Tekan yang Digunakan Untuk Membuat Briket 55
Lampiran 3. Kerapatan Massa Briket 56
Lampiran 4. Laju Pembakaran Briket 57
1 BAB I PENDAHULUAN
1.1. Latar Belakang
Krisis energi yang menimpa negara Indonesia ditandai dengan semakin langkanya BBM ditengah-tengah masyarakat serta harga BBM yang merangkak naik disebabkan harga minyak dunia yang melonjak tinggi sekali. Kenaikan ini mempengaruhi daya beli masyarakat di golongan ekonomi lemah dan mengurangi kemampuan dari industri kecil yang menggunakan BBM. Peningkatan harga BBM menyebabkan sumber energi ini menjadi tidak lagi murah. Oleh karena itu perlu diciptakan sumber energi lain yang dapat digunakan untuk mengganti peran BBM.
Gambut merupakan salah satu penyusun bahan bakar yang terdapat di
bawah permukaan. Gambut mempunyai kemampuan dalam menyerap air sangat
besar, karena itu, meskipun tanah di bagian atasnya sudah kering, di bagian
bawahnya tetap lembab dan bahkan relatif masih basah karena mengandung air.
Sehingga sebagai bahan bakar bawah permukaan ia memiliki kadar air yang lebih
tinggi daripada bahan bakar permukaan (serasah, ranting, log) dan bahan bakar
atas (tajuk pohon, lumut, epifit). Saat musim kemarau, permukaan tanah gambut
cepat sekali kering dan mudah terbakar, dan api di permukaan ini dapat merambat
kelapisan bagian bawah/dalam yang relatif lembab. Oleh karenanya, ketika
terbakar, kobaran api tersebut akan bercampur dengan uap air di dalam gambut
dan menghasilkan asap yang sangat banyak.
Tanah gambut terbentuk dari akumulasi sisa-sisa tanaman purba yang mati
dan sebagian mengalami perombakan, mengandung minimal 12 – 18% C-organik
dengan ketebalan minimal 50 cm. Secara taksonomi tanah disebut juga sebagai
tanah gambut, Histosol atau Organosol bila memiliki ketebalan lapisan gambut >
40 cm, bila bulk density > 0,1 g/cm3.
2
Doloksanggul. Tiga orang doktor dari Institut Pertanian Bogor (IPB) masing-masing DR Ir Istomo, DR Ir Imam Wahyudi dan DR Ir Sobir pernah berkunjung ke Kabupaten Humbahas (Humbang Hasundutan) untuk meneliti tanah gambut di Desa Nagasaribu Lintongnihuta dan di Aek Nauli II Kecamatan Doloksanggul. Selain melakukan penelitian secara ilmiah juga meneliti apa manfaat dari tanah gambut dan dampak negatif bagi masyarakat sekitar jika terus dieksploitasi (Silaban, 2006). Tanah gambut digolongkan ke dalam tanah marginal. Hal ini dicirikan dengan reaksi tanah yang masam hingga sangat masam, ketersediaan hara dan kejenuhan basa yang rendah dan kandungan asam-asam organik yang tinggi, terutama derivat asam fenolat sehingga bersifat racun bagi tanaman.
Unsur- unsur pembentuk gambut sebagian besar terdiri dari Karbon (C), Hidrogen (H), Nitrogen (N), dan Oksigen (O). Selain unsur utama terdapat juga unsur lain seperti Al, Si, S, P, Ca dalam bentuk terikat. Tingkat pembusukan pada gambut akan menaikkan kadar karbon dan menurunkan oksigen. Oleh karena itu gambut dapat diolah menjadi arang aktif.
Salah satu cara untuk mengoptimalkan potensi gambut adalah memanfaatkannya sebagai bahan baku dalam pembuatan briket yang dapat dijadikan sebagai bahan bakar alternatif. Pembuatan briket arang aktif dari tanah gambut dapat dilakukan dengan cara penambahan perekat tapioka dimana bahan baku diarangkan terlebih dahulu, dihaluskan, dicampur perekat kemudian dicetak selanjutnya dikeringkan.
Briket arang yaitu arang yang mempunyai bentuk tertentu yang kerapatannya tinggi yang dapat digunakan untuk keperluan sehari-hari sebagai bahan bakar alternatif. Pada pembuatan briket yang perlu diperhatikan adalah nilai kalor bakar, kadar air, kerapatan dan kadar abu. Untuk mendapatkan briket dapat melalui proses penekanan terhadap campuran arang dan perekat yang kemudian dilakukan proses pemanasan terhadap briket tersebut pada temperatur dan waktu tertentu (Helena, 2002).
3
karena pada waktu ditekan kandungan airnya akan masuk dan terikat dalam pori arang. Peningkatan tekanan cenderung akan meningkatkan nilai kadar karbon terikat, kerapatan, ketahanan tekan, dan nilai kalor bakar. Penggunaan perekat dan pemberian tekanan pada umumnya akan memperbaiki beberapa sifat fisis dan kimia briket arang yang akan dihasilkan, dengan kombinasi terbaik antara perekat dengan tekanan dilihat dari sifat fisis dan kimia briket arang yang berorientasi lebih pada sifat kalor bakar yang dihasilkan dengan bahan baku serasah daun A. mangium terdapat pada perekat 7,5 % dengan massa tekanan sebesar 9 ton. (Defirsa, 2001).
Keberadaan briket sebagai salah satu sumber energi pada prinsipnya harus memenuhi syarat, tidak berasap, tidak berbau, dapat dinyalakan dengan cepat, efisiensi pancaran panasnya tinggi, cukup kuat selama penanganan dan pengangkutan, padat dan kompak sehingga mengurangi bahaya pengangkutan dalam pengiriman serta tidak memerlukan ruang penyimpanan yang besar
Sebelumnya telah dibuat briket gambut dengan perekat kanji oleh Ester Sitorus. Hasil penelitian menunjukkan nilai kalor briket gambut pada perbandingan gambut dengan perekat (98 : 2)% pada massa tekanan 7 ton sebesar 6419,24 kkal/kg, pada perbandingan gambut dengan perekat (98 : 2)% pada massa tekanan 6 ton sebesar 6185,81 kkal/kg, dan pada perbandingan (95 : 5)% pada massa tekanan 7 ton sebesar 6069, 10 kkal/kg, dengan massa gambut dan perekat 1.500 gr. (Sitorus, 2008)
Penelitian sebelumnya juga dibuat oleh Sari Sinukaban. Hasil penelitiannya menunjukkan nilai kalor briket gambut dengan konsentrasi perekat 3,5% (8374,18 kkal/kg), 5% (8403,33 kkal/kg), 10% (7381,67 kkal/kg), 15% (8315,83 kkal/kg), 20% (7723,28 kkal/kg) dengan massa tekanan tetap 4 ton dam massa perekat 1.500 gr. (Sinukaban, 2008)
Berdasarkan uraian diatas maka peneliti ingin melakukan penelitian dengan bahan dasar tanah gambut dengan perekat tapioca. Dengan demikian
peneliti mengajukan judul penelitian: “Pemanfaatan Tanah Gambut
4
1.2. Batasan Masalah
Adapun yang menjadi batasan masalah dalam penelitian ini adalah variasi perekat, variasi tekanan, dan lama pengeringan agar didapatkan briket arang aktif yang berkualitas. Dimana bahan dasar briket adalah gambut dengan bahan perekat tapioka. Variasi perekatnya adalah 2%, 4%, 6%, 8%, 10%. Tekanan akan divariasikan 7 ton, dan 9 ton. Dan lama pengeringan 1, 3, 5 hari.
1.3. Rumusan Masalah
Adapun rumusan masalah dalam penelitian ini adalah:
1. Berapakah nilai kalor briket arang gambut dengan variasi komposisi massa perekat tepung tapioka, tekanan, dan lama pengeringan briket?
2. Bagaimanakah perbandingan nilai kalor briket arang aktif gambut dengan nilai kalor standar Jepang?
1.4. Tujuan Penelitian
Dari rumusan masalah diatas, maka penelitian ini bertujuan:
1. Untuk mengetahui nilai kalor briket arang aktif gambut dengan variasi komposisi perekat, tekanan, dan lama pengeringan briket.
2. Untuk mengetahui perbandingan nilai kalor briket arang aktif gambut dengan nilai kalor yang sesuai dengan standar Jepang.
1.5. Manfaat Penelitian
Adapun manfaat dari penelitian ini adalah:
1. Dihasilkan briket gambut yang memiliki kualitas yang bagus untuk bahan bakar alternatif.
50 BAB V
KESIMPULAN DAN SARAN
5.1. Kesimpulan
Berdasarkan hasil penelitian yang telah dilakukan, maka diperoleh kesimpulan :
1. Terdapat pengaruh tekanan terhadap nilai kalor yang dihasilkan briket. Hal ini dapat dilihat pada perbandingan massa arang gambut dengan perekat (98 : 2)% pada tekanan 9 ton dan lama pengeringan 3 hari nilai kalornya 6201,04 kal/gr ; (98 : 2)% pada tekanan 7 ton dan lama pengeringan 3 hari nilai kalornya 3457,54 kal/g
2. Terdapat pengaruh lama pengeringan terhadap nilai kalor yang dihasilkan briket. Hal ini dapat dilihat pada perbandingan massa arang gambut dengan perekat (98 : 2)% pada tekanan 9 ton dan lama pengeringan 5 hari nilai kalornya 6712,54 kal/gr ; (98 : 2)% pada tekanan 9 ton dan lama pengeringan 3 hari nilai kalornya 6201,04 kal/gr (98 : 2)% pada tekanan 9 ton dan lama pengeringan 1 hari nilai kalornya 3690,04 kal/g.
51
4. Laju pembakaran briket tanah gambut adalah 0,045 g/detik, untuk penambahan minyak goreng 0,041 g/detik, dan untuk penambahan kalium klorat 0,038 g/detik.
5. Kualitas briket untuk mendidihkan satu liter air adalah, untuk air PAM selama 728 detik, untuk air hujan selama 805 detik dan untuk air aqua selama 595 detik.
5.2. Saran
Untuk mendapatkan hasil penelitian yang lebih baik, maka penulis menyarankan :
1. Menambah variasi tekanan diatas 9 ton sehingga diperoleh hubungan tekanan terhadap nilai kalor briket gambut yang lebih baik.
52
DAFTAR PUSTAKA
Capah, A.G., (2007), Pengaruh Konsentrasi Perekat dan Ukuran Serbuk Terhadap Kualitas Briket Arang dari limbah Pembalakan Kayu mangium (Acacia mangium Willd), Skripsi, Fakultas Pertanian, Universitas Sumatera Utara, Medan
Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Negeri Medan, (2010), Pedoman Penulisan Proposal dan Penulisan Skripsi Mahasiswa Program Studi Sain, FMIPA Unimed, Medan
Ginting & Sumantri, (1996), Pembriketan Batubara Antrasit dengan Perekat Bitumen, Buletin IPT 11 : 12-16
Helena, M.T., (2002), Pemanfaatan Debu karbon yang Dibuang dari Pabrik Penangkalan (Roading Plant) pada Peleburan Aluminium Menjadi Briket, Skripsi, PTKI, Medan
Masturin, A., (2002), Sifat Fisik dan Kimia Briket Arang dari Campuran Arang Limbah Gergajian Kayu, Skripsi, Fakultas Kehutanan, Institut Pertanian Bogor, Bogor
Mulia, A., (2007), Pemanfaatan Tandan Kosong dan Cangkang Kelapa Sawit Sebagai Briket Arang, Skripsi, Pasca Sarjana, USU, Medan
Sinukaban, S., (2008), Campuran Briket Gambut dengan tapioca sebagai perekat untuk menghasilkan energy pengganti minyak tanah, Skripsi, FMIPA, Unimed, Medan
Silaban (2006),
http://www.net/2006/10/11/Pengambilan-tanah-gambut-di-lintongnihuta/ (accessed Desember 2012)
Sitorus, E., (2008), Pengaruh Variasi Tekanan Terhadap Nilai Kalor Briket Gambut, Skripsi, FMIPA, Unimed, Medan
Subroto, (2006), Karakteristik Pembakaran Biobriket Campuran Batubara, Ampas Tebu dan Jerami, Media Mesin vol 7 : 47-54
i
Judul : Pemanfaatan Tanah Gambut Lintongnihuta Untuk Pembuatan Briket Arang Dengan Bahan Perekat Tepung Tapioka
Nama Mahasiswa : Edi Suranta Ginting
NIM : 082244610004
Program Studi : Fisika
Jurusan : Fisika
Menyetujui:
Dosen Pembimbing Skripsi,
Drs. Henok Siagian, M.Si NIP.19630415 198703 1 003
Mengetahui :
FMIPA UNIMED Jurusan Fisika
Dekan, Ketua,
Prof. Drs. Motlan, M.Sc, Ph.D Dra. Derlina, M.Si
ii
RIWAYAT HIDUP
Edi Suranta Ginting lahir di Penen, Kec. Sibiru-biru. Kab. Deli Serdang pada 19 Agustus 1990. Ayah bernama R Ginting dan Ibu bernama R Sitepu. Penulis merupakan anak ke empat dari empat bersaudara. Pada tahun 1996, penulis masuk SD RK ST Maria Penen Kecamatan Sibiru-biru Kab. Deli Serdang, lulus pada tahun 2002. Kemudian pada tahun yang sama, penulis melanjutkan pendidikan ke SMP RK ST Maria Penen, lulus pada tahun 2005.
